[发明专利]一种热塑性树脂超薄预浸带的制备方法和制备装置

说明书

本发明公开了一种热塑性树脂超薄预浸带的制备方法和制备装置。该方法包括：纤维束在正压动力气体作用下宽展离散；宽展离散的纤维束在梳理组件作用下梳理排列；梳理排列的纤维束在负压动力气体作用下密集排列得到超薄纤维束；超薄纤维束与热塑性树脂基体复合得到热塑性树脂超薄预浸带，其厚度在0.10mm以下，制备其他制品时，减小了预浸料厚度，增加了铺层数，层合板的性能大大改善增加，减轻制品重量，降低生产成本，对于复杂几何结构的制品，由于局部增加铺层引起的数值富集区、孔隙率等缺陷尺度变小，大大提高了制品的力学性能，具有良好的工业应用前景。

技术领域

本发明属于复合材料领域，具体涉及一种热塑性树脂超薄预浸带的制备方法和制备装置。

背景技术

随着我国航空航天、车辆舰船等领域的发展，纤维树脂复合材料，由于其密度小、力学性能高、耐腐蚀、抗疲劳等突出优点，被列为国家重点发展战略新材料之一。以航空发动机为例，美国GE90-115B涡扇发动机，推力可达547kN,而耗油率下降到了0.05kg/(N.h)左右，CFRP起了至关重要的作用。在其它领域，如新能源电动车，它的重量越大，能耗就越高，续航里程则越短，轻量化CFRP应用的重要性不言而喻。

目前，商业化碳纤维(CF)单向带预浸料的厚度多在0.15mm以上；平纹编织预浸料的厚度则在0.25mm以上。对于薄壁件，预浸料厚度大意味着许用铺层数量少，层合板各向异性明显；对于壁厚不等的制件而言，如GE90发动机叶片，从叶根部向叶尖逐渐减薄，往往需要采用改变铺层数量以适应其结构要求。预浸料厚度大则意味着铺层数变化时“架桥”区尺度大，缺陷面积增加，复合材料的承载性能有所降低，既影响复合材料的力学性能，也降低了复合材料的资源利用率和经济效益，复合材料的制造成本居高不下。

发明内容

为了至少解决以上提到的现有技术存在的技术问题之一，本发明公开了一种热塑性树脂超薄预浸带的制备方法，包括纤维束的宽展密排过程和超薄纤维束与热塑性树脂基体的复合过程，纤维束的宽展密排过程包括：

纤维束在正压动力气体作用下宽展离散；

宽展离散的纤维束在梳理组件作用下梳理排列；

梳理排列的纤维束在负压动力气体作用下密集排列，得到超薄纤维束。

本发明一些实施例公开的热塑性树脂超薄纤维束预浸带的制备方法，在纤维束的宽展密排过程中监测并控制纤维束的张力。

本发明一些实施例公开的热塑性树脂超薄纤维束预浸带的制备方法，纤维束的宽展密排过程还包括检测超薄纤维束的排列效果。

本发明一些实施例公开的热塑性树脂超薄纤维束预浸带的制备方法，超薄纤维束与树脂基体的复合过程具体包括，超薄纤维束与热塑性树脂基体在升温的条件下复合，得到超薄预浸带。

另一方面，本发明一些实施例还公开了一种热塑性树脂超薄预浸带的制备装置，包括：

牵引组件，设置提供纤维束前进的动力；

张力监测组件，设置用于监测并控制纤维束的张力；

散纱组件，设置提供纤维束宽展离散的正压动力气体；

排纱组件，设置提供纤维束密集排列的负压动力气体；

梳理组件，设置用于梳理排列纤维束；

检测组件，设置用于检测超薄纤维束的纤维排列效果；

复合组件，设置用于将超薄纤维束与热塑性树脂基体复合。

本发明一些实施例公开的热塑性树脂超薄预浸带的制备装置，散纱组件设置为多个。

本发明一些实施例公开的热塑性树脂超薄预浸带的制备装置，排纱组件设置为多个。